Beckhoff XTS: Software regelt Losgröße 1

XTS bietet u. a. den großen Vorteil, dass sich Bauteiltoleranzen per Software einfach abspeichern und somit jedem Mover individuell für den gesamten Produktionsprozess zuordnen lassen. Außerdem ist die entsprechende Nachverfolgbarkeit bei XTS automatisch gegeben, was ansonsten z. B. über QR-Codes zu realisieren wäre.

Wohin mit der stark wachsenden Rechenleistung unserer IPCs? Wofür ließe sich diese Power verwenden? Diese Fragen beantwortete die Firma Beckhoff u. a. mit dem eXtendend Transport System (XTS). Einer intelligenten Lösung, die die Vorteile linearer und rotatorischer Antriebstechnik in einem Konzept vereint. „Diese Flexibilität, die wir mit XTS beim Produkttransport zur Verfügung stellen, wäre ohne unser mittlerweile sogar bis 10 GBit/s skalierbares Highspeed-Bussystem EtherCAT und der Tatsache, dass sich die Leistungsfähigkeit von Computern alle zwei Jahre verdoppelt, gar nicht realisierbar gewesen“, erklärt Leo Büchinger, Antriebstechnik-Spezialist bei Beckhoff Automation. „Und es ist auch nicht jeder Industrie-PC dafür geeignet, eine ruckfreie Beschleunigung von mehr als 100 m/s², ein punktuelles Starten, Stoppen und Verlangsamen an beliebigen Stellen sowie eine präzise Synchronisation mit beispielsweise Verpackungsmaschinen zu meistern“, ergänzt er. Dazu brauche es laut Büchinger beispielsweise einen Schaltschrank-PC C6930 ausgestattet mit dem Quadcore-Prozessor Intel® Core™ i7 oder für extrem komplexe Anlagen einen Industrie-Server C6670, der über bis zu 36 Prozessorkerne verfügt. Mit dieser Many-Core-Technologie stehe nochmals erheblich mehr Rechenleistung bereit, um besonders rechenintensive Zusatzfunktionen wie ein Condition Monitoring zu integrieren. Wichtig sei auf jeden Fall, dass das eingesetzte Gerät harten Realtime-Anforderungen genügt.

„Die Rollen des Movers sind mit einer besonders widerstandsfähigen Kunststofflauffläche ausgerüstet. Ihre Anordnung erlaubt eine spielfreie Fahrt auf der Geraden und in der Kurve“, erklärt Leo Büchinger, Antriebstechnik-Spezialist bei Beckhoff Automation.

Bewährtes System

Seit seiner Markteinführung im Jahre 2012 hat das eXtended Transport System bereits in zahlreichen Maschinen Einzug gehalten. Tendenz weiterhin stark steigend, weil es etliche Eigenschaften besitzt, die vor allem jene Branchen, in denen es extrem schnell und präzise gehen muss, sehr zu schätzen wissen. Mit dieser Lösung aus dem Hause Beckhoff ist die Herausforderung, eine Siegelnaht so knapp wie möglich am Produkt zu setzen dank einer perfekten Synchronisation von Druckmerkmalen und Siegelmesser genauso umsetzbar wie ein punktgenauer „Paarlauf“ zwischen einzelnen Movern und der Stanzmaschine. „Meist landet XTS bei neuen Maschinen, aber einer meiner Kunden rüstete sogar eine bestehende Produktionsanlage damit auf, um seinen Output weiter erhöhen zu können“, verrät Leo Büchinger. Öffentlich demonstriert wurde die Leistungsfähigkeit des eXtended Transport Systems bereits mehrfach auf diversen Fachmessen: Einmal gab es als Basis einer Smart-Factory-Fertigungslinie sogar eine Multi-XTS-Anwendung zu sehen, in die auf insgesamt 26 m Wegstrecke 100 Mover involviert waren.

„Mit dieser Antriebstechnik-Lösung ist nahezu alles möglich, da sich jeder Mover als eigene Servoachse individuell steuern oder bei Bedarf auf andere Mover bzw. Prozessabläufe aufsynchronisieren lässt. Bei den Bahnverläufen stehen eine S-Form, ein Kreis, ein Quadrat oder ein Rechteck zur Auswahl und bei der Anzahl der Mover gibt es ebenfalls keine Grenzen“, beschreibt der Beckhoff-Mitarbeiter ein extrem anpassungsfähiges System, bei dessen Auslegung er tatkräftig unterstützt. Dabei interessiere ihn anfangs gar nicht so sehr das Produkt, das zu transportieren ist als vielmehr die Geschwindigkeit, in der dies passieren soll und wie viele Positionen in Summe anzusteuern bzw. ins Gesamtsystem einzubinden sind. Wobei nachträgliche Änderungswünsche bei dieser softwarebasierten Antriebslösung ebenfalls einfach zu erfüllen sind. „Es können jederzeit zusätzliche Stationen eingefügt, bestehende entfernt oder beispielsweise Waagen gegen Videokameras ausgetaucht werden“, betont Leo Büchinger.

Die XTS-Motion-Control-Toolbox wartet mit Ready-to-use-Kinematiken auf: Der Anwender kann einen Verbund aus mehreren Movern in TwinCAT als 2D-Achse (XY-Tisch) oder 3D-Achse definieren.

TwinCAT als XTS-Gehirn

Die hohe Flexibilität einer softwarebasierten Bewegungssteuerung spiegelt sich in den Grundfunktionen des XTS-Systems wider. Sie umfassen einerseits die freie Beweglichkeit einer oder mehrerer Mover, die je nach Erfordernis unabhängig voneinander oder relativ zueinander verfahren werden können. Andererseits können aber auch Gruppen gebildet werden, die gemeinsam stoppen oder mit einem vorgegebenen Geschwindigkeitsprofil an Bearbeitungsstationen entlangfahren (synchrones Verfahren einer Gruppe). Und zu guter Letzt kann bei Bedarf ein Mover einem anderen mit definierter Kraft folgen, um gemeinsam ein schwereres Produkt oder eine kompliziertere Transportaufgabe zu stemmen.

Das Handling der gewünschten Bewegungen wird durch vorgefertigte Funktionsbausteine in TwinCAT optimal unterstützt. Die einzelnen Mover werden als „normale“ Servoachsen abgebildet, mit allen gewohnten Motion-Control-Funktionen wie fliegende Säge, elektronisches Getriebe und Kurvenscheibe. Darüber hinausgehend übernehmen Funktionserweiterungen typische XTS-Anforderungen wie automatisches Aufstauen, ein Begrenzen der Fliehkraft oder eine Kollisions- bzw. Ruckvermeidung. In der XTS-Motion-Control-Toolbox integriert sind zudem mehrere Ready-to-use-Kinematiken. „Der Anwender kann einen Verbund aus mehreren Movern in TwinCAT als 2D-Achse (XY-Tisch) oder 3D-Achse definieren. Die Software übernimmt dann die Ansteuerung der Mover gemäß der ausgewählten Kinematik“, beschreibt Leo Büchinger, was mit diesem Feature gemeint ist. Zusätzlich steht eine Schnittstelle zur Verfügung, über die sich die Kinematik direkt mit CNC-Befehlen (G-Code) ansteuern lässt.

Hohe Flexibilität ohne Stillstandzeiten

Die Möglichkeit eines softwarebasierten und damit schnellen Formatwechsels bietet Beckhoff Automation bei seinem XTS-System schon länger. Mittlerweile können aber auch Mover mit verschiedenen Werkzeugen ohne Stillstandzeiten flexibel ein- und ausgeschleust werden. Außerdem lassen sich mit der neuen Software-Funktionalität Track Management in der TwinCAT 3 XTS Extension TF5850 mehrere Fahrstrecken in einem System vereinen. „Wir können jetzt eine Garage bauen, in der einsatzbereite Mover mit anderen Werkzeugen auf ein Ready-to-Go warten. Wir können Wartungsintervalle vom Produktionsprozess loslösen und verschlissene Mover während des laufenden Betriebs tauschen. Wir können fehlerhafte Produkte aussortieren, Handarbeitsplätze einbauen und noch einiges andere mehr“, zählt der Antriebstechnik-Spezialist die Benefits der neuen Funktionserweiterung der TC3 XTS Extension auf. Er selbst hat hauptsächlich das Simulations-Feature von TwinCAT in Verwendung. „Ich überprüfe damit, wie viele Einspeisemodule für den Transport eines bestimmten Produkts von A nach B nötig sind und ob ein Mover pro Beförderungsauftrag ausreicht. Es gibt ja auch Situationen, in denen ein Zusammenwirken mehrerer Kräfte gefordert ist – beispielsweise dann, wenn das Transportgut nach oben oder zur Seite geschoben werden soll“, beschreibt Leo Büchinger abschließend.